基于2D新型各向异性过渡金属二硫族化合物的电子和光电子应用

3.1. 机械剥离法

机械剥离法（或Scotch‐tape法）最早由Novoselov等人发现，他们使用该方法获得2D石墨烯。¹¹²这种方法是2D材料研究的一个分水岭，可能会在未来的技术中占据中心地位。尽管切割过程简单且粗糙，但切割后的材料提供了具有非凡机械和电气性能的晶体样品。¹¹²,¹¹³,¹¹⁴与石墨烯类似，MTe的各向异性材料₂和ReX₂也可以从天然晶体样品中机械剥离，以研究结构各向异性的基本特性，研究结果表明，这些单分子膜可以在偏振光电探测器、传感器和光子器件中提供独特的应用，这已引起广泛关注。²⁸,⁴⁰,¹¹⁵,¹¹⁶,¹¹⁷,¹¹⁸,¹¹⁹例如，Octon等人获得了快速、高响应、少层MoTe₂通过机械剥离的光电探测器。²²Liu等人基于多层ReS制备了高响应光电晶体管₂用于通过标准机械剥落方法检测微弱信号。⁸³Lu等人获得了高性能ReS₂通过大块Mo:ReS机械剥离的纳米片光电探测器₂在不同的气体环境中表现出不同的性能。¹²⁰特别是，为了进一步了解剥落过程，Golberg等人通过直接原位透射电子显微镜（TEM）探测技术系统地研究了解理过程和相关的力学行为。¹²¹结果表明，原子层的弯曲行为与剥离过程中的层数有关。¹²¹,¹²²对于大块层状材料，一种常见的变形机制是扭结的形成。¹²³然而，当原子系统具有<11层时，平衡形状由构成表面能的非共价色散力决定。毫无疑问，机械剥落法在阐明TMD的基本特性和应用方面取得了实质性进展。然而，机械剥落可能会沿明确的结晶方向产生边缘和带状物，¹²⁴层、形态和边缘仍然不可控。此外，为了实现大面积制造，机械剥落法似乎面临着重大挑战，因为其产量极低，层数和大面积均匀性的可控性低。因此，预计该技术的商业高端应用有限，仅用于科学研究。¹²⁵

3.2. 心血管疾病

CVD是一种成熟的技术，已被证明是合成大规模单层晶体的简便方法，包括石墨烯、MX₂,⁷³,¹¹⁰,¹²⁶,¹²⁷,¹²⁸,¹²⁹,¹³⁰,¹³¹,¹³²,¹³³,¹³⁴以及它们的异质结。¹³⁵,¹³⁶,¹³⁷,¹³⁸,¹³⁹,¹⁴⁰与剥离法相比，直接合成少层和单层MX₂CVD对大规模应用至关重要。在本节中，我们将讨论MTe各向异性材料的合成₂和ReX₂，通过CVD方法。

合成WTe有两个主要障碍₂和MoTe₂通过现有的CVD或物理气相沉积方法。首先，过渡金属（W或Mo）和Te（0.4或0.3 eV）之间的电负性差异很低。¹⁴¹过渡金属（W或Mo）和Te之间的电负性差表明金属和Te原子之间存在弱键合，这使得WTe₂或MoTe₂化学计量很难获得。另一个问题涉及前体和产物的合成问题，包括氧化，¹⁴¹波动，¹⁴²热不稳定性，¹⁴³和阶段目标。一般来说，W（Mo）Te₂采用化学气相传输（CVT）方法生长单晶，然后在SiO上剥离几层薄片₂/p++Si衬底。¹⁴⁴到目前为止，很少有论文关注碲化物的合成，特别是通过CVD合成单晶单层。2015年，Park等人和Zhou等人合成了多晶MoTe₂通过在300 nm厚SiO上沉积Mo薄膜的碲化制备厚膜₂/带有电子束蒸发器或溅射器的硅衬底。⁶³,¹⁴⁵然而，这种成长型MoTe的质量₂比机械剥落样品的性能差。这种方法很难应用于WTe的合成₂由于W和Te之间的化学反应性较低。Gong等人的工作表明Te可以促进MoS的合成₂/WS公司₂通过降低材料的熔点来实现异质结。¹³⁶受到这一现象的启发，Zhou等人展示了一种有效的CVD策略，如图 4 a、 b使用1:1:1的Te：金属氧化物重量比，直接合成多层和单层WTe₂和MoTe₂大规模地。如图所示​图4c–f，4c–f，生长WTe的结构₂和MoTe₂在拉曼光谱中，单分子膜通过其光学振动模式进行了表征，并证实了低缺陷浓度（图​（图44g–j）。¹⁴⁶这一有效途径可能为原子薄层碲化物材料的构建、基本性能的实现以及当前硅衬底的大面积集成奠定基础。

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图4

a） WTe图解₂/MoTe公司₂通过CVD系统的增长模式。b） 1T′W（Mo）Te晶体结构的侧视图和俯视图₂分别是。c） 大型单晶WTe的光学图像₂单层。d） WTe（重量）₂单层膜和大型双层WTe的光学图像₂使用晶界，突出显示晶界的位置。e） 单晶MoTe的光学图像₂单层，长度和宽度分别为150和8µm。f） MoTe的光学图像₂含有1L、2L和3L MoTe的薄片₂层的数量可以通过它们的对比很容易地识别。g） 单层WTe的扫描透射电子显微镜（STEM）Z对比图像₂。坐标和结构模型覆盖在图像上。插图：单层WTe的快速傅里叶变换（FFT）模式和模拟STEM图像₂.h）面板（g）中由红色矩形突出显示的区域的线条强度轮廓文件。i） STEM Z‐2H（左）和2H′（右）堆叠之间原子尖锐堆叠边界的对比图像。j） 通过DFT计算对结构模型进行了优化。经许可复制。¹⁴⁶

Re的熔点约为3180°C，这是所有金属中最高的熔点之一，而S和Se具有相对较低的熔点（分别为155和221°C）和较高的蒸汽压。⁵⁹因此，ReX的直接晶体生长₂由于熔点差异很大，所以相对来说比较具有挑战性。之前，ReX₂已通过CVT在大块晶体中合成¹²⁵或使用I通过卤素蒸汽传输₂或Br₂作为运输代理。⁹⁰,¹¹⁹,¹⁴⁸,¹⁴⁹,¹⁵⁰,¹⁵¹,¹⁵²无意识的背景掺杂（I₂或Br₂)可能会改变材料的电学性质。I生长的晶体₂蒸汽输送技术通常为p型，¹⁴⁸,¹⁴⁹而Br的使用₂通常会产生n型材料。⁹⁰,¹¹⁹,¹⁵¹,¹⁵³到目前为止，通过CVD合成TMD的研究还很少。最近，许多研究小组探索了更容易、更可控的制造方法，以获得更高的ReS产量₂和ReSe₂纳米片。¹¹⁵,¹⁵⁴,¹⁵⁵如所示图 5 a、 b，Cui等人介绍了碲材料⁶²基于Re-Te二元共晶，当Te-Re重量比为90%时，共晶点可降至850°C甚至430°C。这些新颖的策略有助于大面积、高结晶ReS的外延生长₂云母基板上的原子层（图​（图55c–i）。⁶²同样，Keyshar等人制作了ReS₂在低生长温度（450°C）下，以过铼酸铵和硫磺为原料在SiO上生长₂/硅衬底。¹³²Wu等人观察到ReS的畴结构和晶界₂在蓝宝石衬底上，¹⁵⁴Zhai等人和同事实现了六方单晶ReS的生长₂第一次剥落。⁸⁴大面积连续多晶双层ReS₂薄膜是在三区卧式管式炉中使用ReO通过CVD生长的_三和S。使用Se作为SiO上的前体材料的类似路线₂/Hafeez等人报告了硅衬底。⁸⁴有趣的是，蓝宝石被发现有助于薄片或薄膜的生长，类似于WSe₂在蓝宝石衬底上，¹⁴¹但原因仍不清楚。

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图5

a） ReX的图解₂（X=S，Se）生长模式通过CVD方法。碲辅助CVD生长方法和b）ReX外延生长过程中的表面反应方法₂云母上的原子层。单层ReS的光学图像₂在c）云母基底上生长，d）转移到SiO上后₂/Si（300 nm）衬底。e） 生长态ReS的原子力显微镜（AFM）图像₂在云母基底上。f） ReS的低分辨率TEM图像₂支撑在TEM网格上。g）ReS的选区电子衍射（SAED）图案₂.h）ReS的高分辨率TEM图像₂.i）（h）中标记区域的快速傅里叶变换（FFT）图像。经许可复制。⁶²版权所有2016。

4.1. 基于各向异性TMD的场效应晶体管

FET是电子学中最基本的元件之一，广泛应用于各种电子元件中。然而，在许多研究人员的不断探索下，传统的半导体FET已接近小型化极限。⁷低于10 nm的通道长度给传统FET带来了多重挑战，如漏感应势垒降低和穿透、表面散射、速度饱和、碰撞电离和热电子效应。¹⁶³,¹⁶⁵2D TMDs的原子平坦的基面是电子器件构造的理想选择。

大多数MTe₂据报道，基于FET的载流子迁移率为1–68厘米²V（V）⁻¹秒⁻¹和10的大开/关比率⁴–10⁶.¹⁶,²²,⁷⁵,⁹⁸,¹⁶⁶,¹⁶⁷,¹⁶⁸Pradhan等人报告了掺空穴的MoTe₂场效应晶体管(图 6 a） 饱和载流子迁移率高达20厘米²V（V）⁻¹秒⁻¹在室温下，在适当的偏压下。此设备显示的开/关比率超过10⁶典型的阈下摆动≈140 mV dec⁻¹（图​（图66b、 c）。¹⁶⁷具体来说，几层MoTe₂基于铁电聚合物聚（偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯）（P（VDF‐TrFE）顶栅的光电晶体管调谐达到了68 cm的电流最大载流子迁移率²V（V）⁻¹秒⁻¹MoTe之间₂基于FET（图​（图6d）。6d） ●●●●。这种超高载流子迁移率表明，插入调谐可以有效地提高场效应晶体管的性能。当顶部栅极电压在室温下从−35 V扫到35 V时，高开/关比为10⁵使用固定的源极-漏极电压为1 V（图​（图66e） ●●●●。⁷⁵类似于MTe₂ReX的高载波移动性和开/关比₂据报道，基于FET的厚度达到5–40 cm²V（V）⁻¹秒⁻¹和10⁴–10⁸，分别（图​（图66f） ●●●●。²⁸,³³高性能ReS₂器件表现出优异的n型FET性能，电子载流子迁移率高达30厘米²V（V）⁻¹秒⁻¹以及小于1 pA的关态电流和10的开/关比⁸与MoS达到的最高水平相当₂此外，通过调节非对称单层ReS实现了角度分辨FET₂Liu等人观察到各向异性ReS₂在100 mV的固定源极漏极偏置电压下，基于FET的开关比为10⁷100 mV低阈下摆动⁻¹（图​（图6g），6g） ，当后门从−50 V扫到50 V时。各向异性迁移率µm_斧头/微米_在里面沿着该装置的两个主轴为3.1，这比含有少量黑磷的装置要好（图​（图66h） ●●●●。²⁷,⁴¹最低迁移率方向（0°或180°）被定义为参考方向，最高迁移率为15.4 cm²V（V）⁻¹秒⁻¹在六层装置上以120°（或300°）方向进行测量（图​（图66i） ●●●●。⁶⁷

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图6

a） 双层MoTe的光学图像₂基于场效应晶体管。b） 线性曲线我 _ds公司–V（V） _ds公司应用不同的偏差。插图显示阈下摆动SS≈140 mV，当我 _ds公司作为的函数V（V） _背景在有限的范围内。c） 电导率（左轴）和迁移率（右轴）作为V（V） _背景从40到−40 V不等。经许可复制。¹⁶⁷版权所有2014，美国化学学会。d） MoT的后门传输曲线_第2页P下的基于光电晶体管_向上的状态（红色曲线）和P_向下顶闸门固定状态（暗曲线）V（V） _ds公司插图：多层MoTe的图像₂基于FET的铁电聚合物顶栅。e） 新态（无极化的铁电层）的输出特性，P_向上的状态和P_向下状态。经许可复制。⁷⁵版权所有2016，皇家化学学会。f） ReS的传递曲线₂晶体管处于固定状态V（V） _ds公司1.0 V的值。插图：ReS的AFM图像₂设备。经许可复制。⁸³g） 单层（红色）和三层（蓝色）ReS的传输曲线₂FET设备，当V（V） _ds公司固定在100 mV。h）各向异性ReS的传输曲线₂沿五层薄片的A和B方向的FET（内角为60°或120°）。顶部插图显示设备的光学图像，底部插图根据V（V） _背景在0到60 V之间变化。i）单层ReS的计算（红点）和实验（蓝点）迁移率₂在同一图表中绘制，最低流动方向设置为0°（或180°）参考。插图：设备的光学图像。经许可复制。⁶⁷作者版权所有2015，根据CC‐BY‐4.0许可发布。

4.2. 二维各向异性光电探测器的研制

光检测是许多光电应用的基本组件之一，包括成像、量子通信、动态捕获技术、定位和制导。⁴,¹⁶⁹,¹⁷⁰,¹⁷¹现代光电探测器设备要求尺寸小、响应时间快、在宽波长范围内具有高检测精度和灵敏度。二维材料因其可塑性、可控性和优异的物理性能而成为光电探测器的理想构件。¹⁷²,¹⁷³在2D TMD在光电探测器中的应用中，有两种主要的光子-物质相互作用操作模式：光电导模式和基于光伏效应的光电流模式。¹²在光电导模式下，光激发载流子直接增加器件的电导。但在光电流模式下，光激发载流子在非对称内置电场下转换为电流。¹²880 A W的高响应⁻¹在单分子膜MoS中发现了561 nm波长的光导效应₂.²³据报道，垂直堆叠石墨烯/MoS中的光电流₂（16 nm）/石墨烯异质结构可以通过栅极偏置进行调制，以实现高量子效率（MAX_{EQE（均衡器）}=55%，最大值_{智商（IQE）}= 85%).¹⁷⁴尽管如MoS等TMD₂、硒化钼₂、WS₂、和WSe₂已经在光电探测器领域取得了相当大的进展，TMD系列的光电应用需要进一步深入研究。与研究充分的TMD的各向同性行为相比，可以通过减少晶格对称性引入各向异性特性。例如，强各向异性MTe的电子和声子性质₂和ReX₂取决于平面内方向。⁴¹,¹⁷⁵当晶体管沿特定方向构建时，沿不同晶体方向的这些不同特性会得到增强。在光电导工作模式下，各向异性MTe₂和ReX₂可以控制晶体取向以增强光生电子-空穴对的分离。⁸,²²,⁷⁶,¹¹⁵这种特性可以提高光导灵敏度，并在精确调节下实现超高响应率和外部量子效率（EQE）。在光电流操作模式下，各向异性材料的调节晶体方向可以通过改变结处的内置电场来很好地调节光生电流，从而提高响应度并控制光检测的波长范围。¹⁶,⁸⁷,¹⁶⁶我们提供各种光电探测器的性能表 2 并在以下章节中进一步讨论。

4.2.1. 基于二维MTe的光电探测器₂和ReX₂

MTe公司₂是具有依赖于层的带隙的VI族TMD，这意味着它具有可调的检测范围。此外，Zhang等人预测MoTe₂具有高达2526厘米的理论超高迁移率²V（V）⁻¹秒⁻¹，是MoS的数倍₂.⁸高迁移率表明，吸收的光子更快地转换为电信号，这可以提高响应度并缩短光响应时间。Octon等人在多层MoTe中观察到快速光响应时间（≈160µs）₂基于685nm激光照射下的光电导的（6.5nm）光电探测器，高响应度为6A W⁻¹(图 7 a、 b）。²²然而，由于电极和MoTe之间的高接触电阻，流动性受到限制₂Yin等人研究了不同电极材料的接触电阻。⁷⁶这项工作揭示了金接触器件中肖特基势垒的出现。由于隧道机制的引入，观察到从电极到通道的电子注入显著增强。该场效应晶体管的最高电子迁移率接近≈25.2厘米²V（V）⁻¹秒⁻¹，具有2560 a W的高光响应⁻¹在473nm激光照射下。

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图7

a） 的曲线V（V） _ds公司–我 _ds公司固定于V（V） _克=0 V，在不同功率的685 nm激光下。插图：MoTe的示意图和两张光学图像₂多层FET。b） MoTe中发生光响应₂设备位于V（V） _ds公司=5伏，V（V） _克=0 V，在178 Hz和20µW的激光下。缩放区域显示上升时间和下降时间。经许可复制。²²c） ReS曲线的输出特性₂不同入射激光功率下的后门器件。插图：ReS的示意结构₂光电探测器。d） 光响应与时间有关我 _ds公司间歇激光照明下的设备。插图：小范围内光响应峰值的放大图像。经许可复制。¹¹⁵e） 特点我–V（V）曲线由单个ReS的光照亮₂设备。插图：设备的示意图。f） ReS中发生光响应₂在500nm入射光下具有光电流的多晶双层膜。经许可复制。⁸⁴g） 几层ReS的示意图₂光电晶体管。h） 在黑暗状态和照明条件下的线性传递曲线。插图：光响应度与V（V） _背景顶部为光学显微镜图像，底部为同一设备的AFM图像。i） 不同条件下高光响应的光开关行为V（V） _ds公司.j）五层ReS中的弱信号检测₂光电晶体管，固定V（V） _背景在−50 V和V（V） _ds公司2.0 V。经许可复制。⁸³

与VI组TMD相比，ReX层较少₂是一种具有弱层间耦合的直接带隙半导体。因此，雷克斯₂基于涂层的应用不需要单层结构，从而降低了制备成本和难度。此外，多层ReX₂可用于设备构造，以提高光吸收率。由于这种独特的带隙特性，ReS₂基于光电探测器通常具有高响应度（>10 A W⁻¹)和EQE（>1000%），因此可用于检测极微弱的信号。Zhang等人首次制造了多层ReS₂基于后门光电探测器（图​（图7c、d）7c、 d）最大栅可调响应度为16.14 a W⁻¹EQE为3168%。¹¹⁵在50 V背栅偏压下，用聚焦激光束（633 nm，12.5–1000 nW）照射光电探测器。此外，使用四端背栅器件研究了不同温度下的传输特性，最大迁移率约为8 cm²V（V）⁻¹秒⁻¹在120 K下获得。尽管该器件的响应度与石墨烯和MoS相当₂，由于响应时间慢（≈500 s）和2.8的小开/关比，其应用受到了限制。2016年，基于ReS的快速响应时间光电探测器₂薄片由Hafeez等人构建。在他们的研究中，CVD生长的ReS₂胶片和ReS₂以3.11 mW cm的500 nm光照射片状光电探测器⁻²（图​（图7e、f）。7e、 f）。ReS的上升和下降时间₂基于薄膜的器件比基于薄片的器件慢得多。基于薄片的器件显示出2 ms的快速响应时间，604 a W的高响应度⁻¹，EQE为1.50×10⁵%.⁸⁴此外，Liu等人还证明了88600 A W的超高光响应⁻¹，相当于2×10的高EQE⁷%在少层ReS中波长为532 nm₂光电晶体管（图​（图77g、 h）。⁸³这种高响应度是单个2D光电探测器的记录，比单层MoS高两个数量级₂，可用于微弱信号检测（图​（图7i，j）。7i、 j）。这种高光响应性归因于光子吸收的增加和涉及ReS陷阱态的光增益机制₂，其中陷阱态密度估计为1.96×10¹³厘米²通过研究温度相关的场效应迁移率。

4.2.2. 偏振光光电探测器

偏振光探测器是控制光的振动方向和周期的基本元件。¹⁷⁹这种光电探测器能够分辨偏振方向，在通信、遥感和摄影方面具有巨大的潜力。¹⁸⁰因此，需要高灵敏度、高集成度的偏振光光电探测器。然而，目前的设备还远远不能满足商业需求。新兴的2D材料由于其取向相关的晶体结构，在偏振光检测方面取得了进展。Liu等人开发了一种使用二维各向异性ReS检测偏振光的新方法₂(图 8 a） ●●●●。这种晶体管显示出10的超高响应^三A W公司⁻¹在高电子迁移率为40cm的线性二向色光电探测器中²V（V）⁻¹秒⁻¹开/关比大于10⁵（图​（图8b–d）。8b–d）。本研究证明各向异性ReS₂可应用于光偏振检测，性能优良，为偏振光检测开辟了新的途径。²⁸ReSe中也发现了类似的结果₂FET，其中双极栅极可调谐线性二向色光电探测器如图所示​图8e。8e.高开/关电流比高达10⁷该装置显示了稳定的饱和电流（图​（图8f，g）。8f、 g）。此外，迁移率可以通过温度进行调节，并且在低温下观察到电子和空穴迁移率分别增加了500倍和100倍以上。⁵³

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图8

a） ReS的示意图₂基于半波片照射偏振光的光电检测装置。在b）不同光强绿光照明、c）不同偏振光照明和d）不同漏偏压下，光电流响应是漏电压的函数。经许可复制。²⁸e） ReSe的示意结构₂光电探测器。半波片用于改变偏振方向。f）我 _ds公司–V（V） _ds公司入射激光功率为0至20µW的光电探测器。插图：小范围我 _ds公司–V（V） _ds公司具有不同的入射激光功率。g） ReSe偏振相关光电流映射的扫描电子显微镜（SEM）图像₂光电探测器，显示出显著的线性二向色光电探测。经许可复制。⁵³版权所有2016，美国化学学会。

4.2.3. 基于异质结构的光电探测器

基于光电流工作模式的光电探测器由可调谐结和MTe的当前研究组成₂和ReX₂重点关注面外异质结构。⁵,¹²,¹⁶⁶,¹⁸¹,¹⁸²,¹⁸³异质结构在传统半导体技术中发挥着重要作用，因为界面提供了一种有效且简单的方法来控制载流子类型、密度和迁移率。应避免晶格失配和热系数失配，以确保异质结构具有令人满意的性能。¹⁸⁴,¹⁸⁵二维异质结构可以克服上述两个障碍，这两个障碍是由于它们的垂直弱范德华键特性造成的。

II型异质结构由于其交错的能带排列，可以有效地调节层间间隙。¹⁸⁶,¹⁸⁷Pezeshki等人研究了基于α‐MoTe的光电探测器₂（3升）/MoS₂在光电流工作模式下工作的（3l）p–n二极管(图 9 a） ●●●●。计算得出的MoS导带最小值之间的II型层间间隙₂α‐MoTe的价带最大值₂为≈0.35eV。该器件的光响应时间在25ms内，保持了稳定的光伏效应，具有1-3 Hz的光开关动力学，良好的通断电流比≈1×10^三–4 × 10^三（图​（图9b、c）。9b、 c）。采用蓝到红外（470–800 nm）光对该器件进行检测，蓝色光子的最高响应度为322 mA W⁻¹85%的EQE。该器件的响应度和EQE随着光子能量的降低而降低，最低值为37 mA W⁻¹和6%EQE，在800 nm红外照明下（图​（图99a） ●●●●。¹⁶此外，Zhang等人研究了II型MoTe的红外光电探测₂/MoS公司₂通过层间光学跃迁具有强层间耦合的异质结构（图​（图9d）。9d） ●●●●。该器件的层间间隙为0.66 eV（≈1880 nm），有效检测到具有明显光电流响应的红外光（1.55µm）（图​（图99e） ●●●●。¹⁶⁶多层ReSe₂/MoS公司₂Wang等人的小组研究了在光电流模式下运行的p–n异质结构光电探测器（图​（图9f）。9f） ●●●●。异质结构器件的这种迁移率明显增强（电子，4cm²V（V）⁻¹秒⁻¹)且高于ReSe₂（孔，0.145厘米²V（V）⁻¹秒⁻¹)和MoS₂（电子，0.226厘米²V（V）⁻¹秒⁻¹). 特别是，该器件表现出6.75 A W的极高响应度⁻¹EQE为1266%，优于其他X/MoS₂迄今为止研究的基于光电探测器。⁸⁷

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图9

a） 光诱导的我–V（V）MoTe曲线₂/MoS公司₂沿对数标度的异质结。插图：MoTe的示意图和₂/MoS公司₂光电探测器。b） 短路电流时域（ISC）和1‐Hz以下RBG LED照明。c） 基于MoTe的响应度光响应特性₂/交通部₂RGB LED和红外（800 nm）激光下的光电探测器，在零伏下获得。经许可复制。¹⁶d） MoTe中II类带间激发过程的示意图₂/MoS公司₂vdW异质结构。插图：MoTe的示意图₂/MoS公司₂红外光激励下的vdW异质结构器件。e） 曲线我 _ds公司–V（V） _ds公司在1550和2000nm的红外光照射下。插图：1550 nm光照下所制器件的光伏效应。ReSe的表征₂/MoS公司₂异质结和器件。经许可复制。¹⁶⁶版权所有2016，美国化学学会。f） 设备在黑暗和8.15 mW cm以下的输出图⁻²灯光照明。插图：基于p–n ReSe的设备示意图₂/MoS公司₂异质结。经许可复制。⁸⁷版权所有2015，Springer。

4.2.4. 基于插层和大气调谐的光电探测器

基于MTe的各种性能卓越的光电探测器₂和ReX₂在前面的章节中进行了讨论。大多数光电探测器是由施加的栅极电压和温度调制的。⁸⁵,¹⁷⁶,¹⁷⁷,¹⁷⁸,¹⁸⁸然而，其他调谐方法，如通过插层或气氛，也可以提高宿主材料的物理性能，以提高光电性能。¹⁴如上所述，Huang等人制作了基于MoTe的铁电聚合物P（VDF‐TrFE）顶栅光电探测器₂，高载流子迁移率计算为68厘米²V（V）⁻¹秒⁻¹(图 10 a、 b）。由于铁电体的剩余极化降低了暗电流，该器件在较宽的光响应范围（0.6–1.5 mm）内工作，最大响应度和检测率达到16.4 mA W⁻¹和1.94×10⁸琼斯分别在1060纳米光下。⁷⁵ReSe（重新设置）₂具有与ReS类似的属性₂，和ReSe₂基于光电探测器具有极高的响应度和EQE。此外，在ReSe中还观察到了层相关的电和光电响应₂基于光电探测器。Yang等人（图​（图10c、d）10c、 d）表明单层ReSe₂基于晶体管具有更高的迁移率（≈9.78厘米²V（V）⁻¹秒⁻¹)多层器件和红光敏感（633nm）迁移率≈14.1cm²V（V）⁻¹秒⁻¹此外，由于低对称结构增强了分子物理吸附，ReSe的光电导₂纳米片光电探测器受到气体气氛的显著影响。这种对大气敏感的特性允许通过气体分子选通实现额外的调谐方法。95 A W的高光响应⁻¹单层ReSe的EQE为18645%₂红光（633 nm）和O下的晶体管₂环境（图​（图1010e、 f）。⁸⁸在掺钼ReSe中也观察到类似现象₂纳米片光电探测器，显示出55.5 a W的光响应⁻¹NH的EQE为10893%_三退火后。¹²⁰

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图10

a） 不同入射光功率下的输出特性。插图：基于多层MoTe的P（VDF‐TrFE）顶栅FET的示意结构₂被激光照亮。b） 用指数函数拟合光电流的上升时间和下降时间曲线。经许可复制。⁷⁵版权所有2016，皇家化学学会。c） 曲线我 _ds公司–V（V） _ds公司以O为单位测量₂或在黑暗或红光照明下的空气。插图：ReSe的示意结构₂基于光电探测器。d） O中光响应的上升时间和下降时间₂环境。经许可复制。⁸⁸版权所有2014，皇家化学学会。e） 我–V（V）用633 nm光（20 mW cm）照射光电探测器的曲线⁻²)在不同的条件下。插图：Mo:ReSe的示意结构₂基于FET。f） NH中633nm光照下光响应的上升时间和下降时间_三环境。经许可复制。¹²⁰作者版权所有2014，根据CC‐BY‐4.0许可证出版。

C.H.G.、Y.X.Z.和W.C.为这项工作做出了同等贡献。这项工作得到了国家重点基础研究计划（2014CB931702）、国家自然科学基金（91421110）和四川省杰出青年学术和技术领袖基金（2014JQ0011）的资助。